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SurfaceFlinger 和 WindowManager

SurfaceFlinger 接受缓冲区,对它们进行合成,然后发送到屏幕。WindowManager 为 SurfaceFlinger 提供缓冲区和窗口元数据,而 SurfaceFlinger 可使用这些信息将 Surface 合成到屏幕。

SurfaceFlinger

SurfaceFlinger 可通过两种方式接受缓冲区:通过 BufferQueue 和 SurfaceControl,或通过 ASurfaceControl。

SurfaceFlinger 接受缓冲区的一种方式是通过 BufferQueue 和 SurfaceControl。当应用进入前台时,它会从 WindowManager 请求缓冲区。然后,WindowManager 会从 SurfaceFlinger 请求层。层是 surface(包含 BufferQueue)和 SurfaceControl(包含显示框架等层元数据)的组合。SurfaceFlinger 创建层并将其发送至 WindowManager。然后,WindowManager 将 Surface 发送至应用,但会保留 SurfaceControl 来操控应用在屏幕上的外观。

Android 10 新增了 ASurfaceControl,这是 SurfaceFlinger 接受缓冲区的另一种方式。ASurfaceControl 将 Surface 和 SurfaceControl 组合到一个事务包中,该包会被发送至 SurfaceFlinger。ASurfaceControl 与层相关联,应用可通过 ASurfaceTransactions 更新该层。然后,应用可通过回调(用于传递包含锁定时间、获取时间等信息的 ASurfaceTransactionStats)获取有关 ASurfaceTransactions 的信息。

下表包含有关 ASurfaceControl 及其相关组件的更多详细信息。

组件 说明
ASurfaceControl 对 SurfaceControl 进行封装,并让应用能够创建与屏幕上的各层相对应的 SurfaceControl。

可作为 ANativeWindow 的一个子级或者另一个 ASurfaceControl 的子级创建。
ASurfaceTransaction 对事务进行包装,以使客户端能够修改层的描述性属性(比如几何图形),并将经过更新的缓冲区发送至 SurfaceFlinger。
ASurfaceTransactionStats 通过预先注册的回调将有关已显示事务的信息(比如锁定时间、获取时间和上一个释放栅栏)发送至应用。

虽然应用可以随时提交缓冲区,但 SurfaceFlinger 仅能在屏幕处于两次刷新之间时唤醒,以接受缓冲区,这会因设备而异。这样可以最大限度地减少内存使用量,并避免屏幕上出现可见的撕裂现象(如果显示内容在刷新期间更新,则会出现此现象)。

在屏幕处于两次刷新之间时,屏幕会向 SurfaceFlinger 发送 VSYNC 信号。VSYNC 信号表明可对屏幕进行刷新而不会产生撕裂。当 SurfaceFlinger 接收到 VSYNC 信号后,SurfaceFlinger 会遍历其层列表,以查找新的缓冲区。如果 SurfaceFlinger 找到新的缓冲区,SurfaceFlinger 会获取缓冲区;否则,SurfaceFlinger 会继续使用上一次获取的那个缓冲区。SurfaceFlinger 必须始终显示内容,因此它会保留一个缓冲区。如果在某个层上没有提交缓冲区,则该层会被忽略。

SurfaceFlinger 在收集可见层的所有缓冲区之后,便会询问硬件混合渲染器 (HWC) 应如何进行合成。如果 HWC 将层合成类型标记为客户端合成,则 SurfaceFlinger 将合成这些层。然后,SurfaceFlinger 会将输出缓冲区传递给 HWC

WindowManager

WindowManager 会控制 window 对象,它们是用于容纳 view 对象的容器。window 对象始终由 surface 对象提供支持。WindowManager 会监督生命周期、输入和聚焦事件、屏幕方向、转换、动画、位置、变形、Z 轴顺序以及窗口的许多其他方面。WindowManager 会将所有窗口元数据发送到 SurfaceFlinger,以便 SurfaceFlinger 可以使用这些数据在屏幕上合成 Surface。

预旋转

许多硬件叠加层不支持旋转(即使支持,也需要耗用处理能力);解决方案就是在缓冲区到达 SurfaceFlinger 之前对其进行转换。Android 在 ANativeWindow 中支持查询提示 (NATIVE_WINDOW_TRANSFORM_HINT),以表示最有可能由 SurfaceFlinger 应用于缓冲区的转换。GL 驱动程序可以使用此提示在缓冲区到达 SurfaceFlinger 之前对其进行预转换,以便在缓冲区到达时能对其进行正确的转换。

例如,当接收到旋转 90 度的提示时,会生成一个矩阵并将其应用于缓冲区,以防止其从页面末尾运行。为了节省电量,请进行此预旋转。如需了解详情,请参阅 system/core/include/system/window.h 中定义的 ANativeWindow 接口。